(57)【要約】【課題】ピストンの上に回り込んで燃焼されてしまう潤滑油の消費量を従来より低減し得るようにする。【解決手段】シリンダライナ９に対する摩擦損失を低減し得るようスカート部２ａを極力短くしたエンジンのピストン構造に関し、シリンダライナ９に対し摺動面として機能しないよう十分なクリアランスを隔てて対峙する飛沫遮蔽壁１２を前記スカート部２ａの下端に延長形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダライナに対する摩擦損失を低減し得るようスカート部を極力短くしたエンジンのピストン構造であって、シリンダライナに対し摺動面として機能しないよう十分なクリアランスを隔てて対峙する飛沫遮蔽壁を前記スカート部の下端に延長形成したことを特徴とするエンジンのピストン構造。
【請求項２】
シリンダライナに対する飛沫遮蔽壁のクリアランスを少なくとも約０．３ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのピストン構造。
【請求項３】
飛沫遮蔽壁にクランクシャフトのカウンタウエイトとの干渉を避ける干渉回避部を切り欠き形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのピストン構造。
【請求項４】
クランクシャフトのカウンタウエイト側にも飛沫遮蔽壁との干渉を避ける干渉回避部を切り欠き形成して前記飛沫遮蔽壁側の干渉回避部を縮小したことを特徴とする請求項３に記載のエンジンのピストン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのピストン構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７及び図８に示す如く、自動車等における一般的なエンジンでは、シリンダ１内に収容されたピストン２がピストンピン３を介しコンロッド４の小端部４ａと連結され、該コンロッド４の大端部４ｂがクランクピン５を介しクランクシャフト６と連結されている。
【０００３】
ここで、クランクピン５はクランクアーム７によりクランクシャフト６の中心からずらした位置に支持されており、前記クランクアーム７におけるクランクピン５の支持側と反対側には回転の円滑化を図るためのカウンタウエイト８が装備されている。
【０００４】
尚、この種のエンジンのピストン構造に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【特許文献１】特開２００３−１２９９０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、斯かる従来のピストン構造においては、シリンダライナ９に対するピストン２の摺動面を潤滑している潤滑油１０の一部が、ピストン２の上に回り込んで燃焼されてしまうことが避けられないが、この種の潤滑油１０の消費は、該潤滑油１０を起源とする粒子状物質を低減する観点や、潤滑油１０の補給にかかる経済的負担を軽減する観点からして好ましいことではなく、その消費量の低減化を図ることが従来より望まれている。
【０００６】
このため、ピストンリング１１（厳密には上段側からトップリング、セカンドリング、オイルリングを成す）の挙動や張力の適正化、ボア変形の低減、ピストン２の油逃がし穴のチューニング等といった様々な対策が従来より施されてきているが、未だ十分な成果が上がっていないという状況にある。
【０００７】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、ピストンの上に回り込んで燃焼されてしまう潤滑油の消費量を従来より低減し得るようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シリンダライナに対する摩擦損失を低減し得るようスカート部を極力短くしたエンジンのピストン構造であって、シリンダライナに対し摺動面として機能しないよう十分なクリアランスを隔てて対峙する飛沫遮蔽壁を前記スカート部の下端に延長形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
而して、このようにすれば、ピストンが上死点にある時に飛沫遮蔽壁によりシリンダライナの露出面が覆われて潤滑油の飛沫の付着が遮られ、シリンダライナの露出面に形成される厚い油膜の形成範囲が縮小されると共に、この厚い油膜の上端位置が下がることになるので、ピストンが上死点から下降した際に、ピストンリングが厚い油膜の形成範囲に留まる期間が短縮され、ピストンリングの合口や背面からの油上がりが少なくなって潤滑油の消費量が低減される。
【００１０】
しかも、この飛沫遮蔽壁はシリンダライナに対し摺動面として機能しないので、スカート部を延長した場合の如き摩擦損失の増加を招くことがなく、また、飛沫遮蔽壁に要求される強度が少なくて済むことから、飛沫遮蔽壁の形成による重量増加を当該部分の薄肉化により必要最小限に抑制することも可能となる。
【００１１】
また、本発明をより具体的に実施するに際しては、シリンダライナに対する飛沫遮蔽壁のクリアランスを少なくとも約０．３ｍｍ以上とすることが好ましく、このようにすれば、シリンダライナと飛沫遮蔽壁との間に油膜が形成されなくなり、飛沫遮蔽壁がシリンダライナに対し摺動面として機能しなくなる。
【００１２】
更に、本発明においては、飛沫遮蔽壁にクランクシャフトのカウンタウエイトとの干渉を避ける干渉回避部を切り欠き形成しても良く、このようにした場合には、クランクシャフトのカウンタウエイト側にも飛沫遮蔽壁との干渉を避ける干渉回避部を切り欠き形成して前記飛沫遮蔽壁側の干渉回避部を縮小しておくと良い。
【００１３】
ここで、飛沫遮蔽壁に干渉回避部を切り欠き形成することでシリンダライナの露出面を被覆できる領域は実質的に少なくなるが、カウンタウエイトと干渉することなく該カウンタウエイトのペア間に残存する飛沫遮蔽壁は、クランクシャフトやコンロッドにより潤滑油が撥ね掛けられる方向に位置することになり、これによりシリンダライナへの潤滑油の付着が効果的に遮られる結果、厚い油膜の形成範囲を縮小し且つ厚い油膜の上端位置を下げる効果が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明のエンジンのピストン構造によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１５】
（Ｉ）シリンダライナに対し摺動面として機能しない飛沫遮蔽壁により、シリンダライナの露出面に形成される厚い油膜の形成範囲を縮小し且つこの厚い油膜の上端位置を下げることができるので、ピストンの下降時にピストンリングが厚い油膜の形成範囲に留まる期間を短縮することができ、ピストンリングの合口や背面からの油上がりを減らして潤滑油の消費量を従来より低減することができる。
【００１６】
（ＩＩ）飛沫遮蔽壁がシリンダライナに対し摺動面として機能しないようになっているので、既存のスカート部を延長した場合の如き摩擦損失の増加を未然に回避することができ、しかも、飛沫遮蔽壁の形成による重量増加を当該部分の薄肉化により必要最小限に抑制することもできる。
【００１７】
（ＩＩＩ）シリンダライナに対する飛沫遮蔽壁のクリアランスを少なくとも約０．３ｍｍ以上とした構成を採用すれば、シリンダライナと飛沫遮蔽壁との間における油膜の形成を阻止することができ、飛沫遮蔽壁をシリンダライナに対し確実に摺動面として機能させないようにすることができる。
【００１８】
（ＩＶ）飛沫遮蔽壁にクランクシャフトのカウンタウエイトとの干渉を避ける干渉回避部を切り欠き形成した構成を採用すれば、下死点におけるピストンのスカート部の下端とカウンタウエイトとの間に余裕の少ないエンジンに対しても無理なく飛沫遮蔽壁を適用することができる。
【００１９】
（Ｖ）クランクシャフトのカウンタウエイト側にも飛沫遮蔽壁との干渉を避ける干渉回避部を切り欠き形成して前記飛沫遮蔽壁側の干渉回避部を縮小した構成を採用すれば、カウンタウエイトと飛沫遮蔽壁との干渉を避けつつ該飛沫遮蔽壁の面積を極力大きくとってシリンダライナの露出面の広範囲を被覆することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図７及び図８と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００２２】
以下に本発明の具体的な形態例を説明するのに先立ち、本発明者らが本発明を創案するに到った過程について簡単に説明しておくと、本発明者らは、ピストン２の上に回り込んで燃焼されてしまう潤滑油１０の消費に関する鋭意研究の末に、図７に示す如く、ピストン２が上死点にある時にクランクシャフト６やコンロッド４により跳ね掛けられた潤滑油１０の飛沫が、ピストン２のスカート部２ａ下端より下のシリンダライナ９に厚い油膜１０’を形成し、図８に示す如く、ピストン２が前記厚い油膜１０’の存在する範囲まで下降した際に、ピストンリング１１（厳密には上段側からトップリング、セカンドリング、オイルリングを示す）の合口や背面からの油上がりが増えて潤滑油１０の消費量が増えているであろうことを見いだした。
【００２３】
また、近年においては、ピストン２のスカート部２ａを極力短くしてシリンダライナ９に対する摩擦損失を低減し得るようにする傾向が強くなってきているので、このような傾向によってもシリンダライナ９の露出面に形成される厚い油膜１０’の形成範囲が広くなっているものと考えた。
【００２４】
そこで、本発明者らは、このような仮説に立脚して以下に詳述する如き新規なピストン２の構造を創案し、この構造の採用によりシリンダライナ９の露出面に形成される厚い油膜１０’の形成範囲を縮小し且つこの厚い油膜１０’の上端位置を下げることで潤滑油１０の消費量を低減できるという知見を得るに到った。
【００２５】
即ち、本形態例においては、シリンダライナ９に対する摩擦損失を低減し得るようスカート部２ａを極力短くしたピストン２に関し、そのスカート部２ａの下端に、シリンダライナ９に対し摺動面として機能しないよう約０．３ｍｍ以上の十分なクリアランス１５を隔てて対峙する飛沫遮蔽壁１２を延長形成し、しかも、飛沫遮蔽壁１２にクランクシャフト６のカウンタウエイト８との干渉を避ける干渉回避部１３を切り欠き形成した構造を採用している。
【００２６】
換言すれば、前記飛沫遮蔽壁１２は、スカート部２ａの外径より小さな径を成して同心状に延長形成された円筒形を基本形状とするもので、この円筒形の基本形状からカウンタウエイト８の軌道と干渉する部分を切り欠いたような形状となっている。
【００２７】
而して、このようなピストン２の構造を採用すれば、図１に示す如く、ピストン２が上死点にある時に飛沫遮蔽壁１２によりシリンダライナ９の露出面が覆われて潤滑油１０の飛沫の付着が遮られ、シリンダライナ９の露出面に形成される厚い油膜１０’の形成範囲が縮小されると共に、この厚い油膜１０’の上端位置が下がることになるので、図２に示す如く、ピストン２が上死点から下降した際に、ピストンリング１１が厚い油膜１０’の形成範囲に留まる期間が短縮され、ピストンリング１１の合口や背面からの油上がりが少なくなって潤滑油１０の消費量が低減されることになる。
【００２８】
しかも、この飛沫遮蔽壁１２はシリンダライナ９に対し摺動面として機能しないので、スカート部２ａを延長した場合の如き摩擦損失の増加を招くことがなく、また、飛沫遮蔽壁１２に要求される強度が少なくて済むことから、飛沫遮蔽壁１２の形成による重量増加を当該部分の薄肉化により必要最小限に抑制することも可能となる。
【００２９】
従って、上記形態例によれば、シリンダライナ９に対し摺動面として機能しない飛沫遮蔽壁１２により、シリンダライナ９の露出面に形成される厚い油膜１０’の形成範囲を縮小し且つこの厚い油膜１０’の上端位置を下げることができるので、ピストン２の下降時にピストンリング１１が厚い油膜１０’の形成範囲に留まる期間を短縮することができ、ピストンリング１１の合口や背面からの油上がりを減らして潤滑油１０の消費量を従来より低減することができる。
【００３０】
更に、飛沫遮蔽壁１２がシリンダライナ９に対し摺動面として機能しないようになっているので、既存のスカート部２ａを延長した場合の如き摩擦損失の増加を未然に回避することができ、しかも、飛沫遮蔽壁１２の形成による重量増加を当該部分の薄肉化により必要最小限に抑制することもできる。
【００３１】
また、シリンダライナ９に対する飛沫遮蔽壁１２のクリアランス１５を少なくとも約０．３ｍｍ以上としておけば、シリンダライナ９と飛沫遮蔽壁１２との間における油膜の形成を阻止することができ、飛沫遮蔽壁１２をシリンダライナ９に対し確実に摺動面として機能させないようにすることができる。
【００３２】
更に、本形態例で示している通り、飛沫遮蔽壁１２にクランクシャフト６のカウンタウエイト８との干渉を避ける干渉回避部１３を切り欠き形成しておけば、下死点におけるピストン２のスカート部２ａの下端とカウンタウエイト８との間に余裕の少ないエンジンに対しても無理なく飛沫遮蔽壁１２を適用することができる。
【００３３】
ただし、下死点におけるピストン２のスカート部２ａの下端とカウンタウエイト８との間に余裕があるエンジンの場合には、図４に示す如き干渉回避部１３を切り欠き形成しない飛沫遮蔽壁１２とすることも可能である。
【００３４】
尚、飛沫遮蔽壁１２に干渉回避部１３を切り欠き形成することでシリンダライナ９の露出面を被覆できる領域は実質的に少なくなるわけであるが、図３に示す如く、カウンタウエイト８と干渉することなく該カウンタウエイト８のペア間に残存する飛沫遮蔽壁１２は、クランクシャフト６やコンロッド４により潤滑油１０が撥ね掛けられる方向（クランクシャフト６の回転方向に沿う方向；図１及び図２参照）に位置することになり、これによりシリンダライナ９への潤滑油１０の付着が効果的に遮られる結果、厚い油膜１０’の形成範囲を縮小し且つ厚い油膜１０’の上端位置を下げる効果が得られる。
【００３５】
事実、図５にグラフで示している通り、所定のエンジン回転数における潤滑油１０の消費量を、飛沫遮蔽壁１２無しの従来のピストン２とした比較例Ａ（図７及び図８参照）と、干渉回避部１３無しの飛沫遮蔽壁１２を装備したピストン２とした比較例Ｂ（図４参照）と、干渉回避部１３有りを切り欠き形成した飛沫遮蔽壁１２を装備したピストン２とした比較例Ｃ（図１〜図３参照）とで比較した場合、飛沫遮蔽壁１２の有無による消費量の顕著な差異は確認されたが、干渉回避部１３の有無によっては誤差レベルの差異しか生じなかった。
【００３６】
また、図１〜図３では、飛沫遮蔽壁１２側にのみ干渉回避部１３を切り欠き形成した例を示したが、図６に示す如く、クランクシャフト６のカウンタウエイト８側にも飛沫遮蔽壁１２との干渉を避ける干渉回避部１４を切り欠き形成して前記飛沫遮蔽壁１２側の干渉回避部１３を縮小することも可能であり、このようにすれば、カウンタウエイト８と飛沫遮蔽壁１２との干渉を避けつつ該飛沫遮蔽壁１２の面積を極力大きくとってシリンダライナ９の露出面の広範囲を被覆することができる。
【００３７】
尚、本発明のエンジンのピストン構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明を実施する形態の一例を一部を破断して示す正面図である。
【図２】図１のピストンが下死点まで下降した状態を示す正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向の矢視図である。
【図４】干渉回避部無しのピストンの例を示す正面図である。
【図５】潤滑油の消費量について条件を替えて比較したグラフである。
【図６】カウンタウエイト側にも干渉回避部を形成した例を示す側面図である。
【図７】従来例を示す正面図である。
【図８】図７のピストンが下死点まで下降した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２  ピストン
２ａ  スカート部
８  カウンタウエイト
９  シリンダライナ
１０  潤滑油
１０’  厚い油膜
１２  飛沫遮蔽壁
１３  干渉回避部
１４  干渉回避部
１５  クリアランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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